一种转向阀及液压系统的制作方法

1.本发明属于转向阀技术领域，具体涉及一种转向阀及液压系统。


背景技术：

2.现有技术中，装载机等工程车辆大多使用方向盘转向，在方向盘转向工作中，一次转向一般循环5-8圈左右，且大部分存在转向操纵沉重的问题，而装载机在作业的时候，装载机的转向操作较为频繁，在长时间操作机器工作后，司机容易出现疲劳。
3.一方面，现有技术中，装载机常用的转向阀，在装载机非转向工况下存在带压溢流，功率损失大，并导致系统发热、能量利用率低、整机牵引力不稳定；另外装载机高速行走时，微动操作转向时，太灵活、出现“发飘”现象，存在安全隐患；
4.另一方面，现有技术中，不管是方向盘(通过转向器)转向、手柄转向还是方向盘和手柄转向并存的系统中，转向阀都是流量控制，即由先导流量通过先导孔产生的压差推动阀芯移动，存在方向盘转速与车辆的转向速度呈非线性关系，并且存在左右转向过程不对称等问题。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中的不足，本发明提供一种转向阀及液压系统，既可以通过方向盘控制，也可以通过手柄控制；同时具有能量损失小，先导压力线性度好，转向平稳等特点。
6.为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
7.第一方面，提供一种转向阀，包括：进油口p1；用于连接转向手柄和转向器的控制口a、控制口b；用于连接转向油缸的工作油口a、工作油口b；用于与工作系统合流的合流口ef；用于与第一动力源的信号口连接的信号口ls；优先阀芯的入口连接进油口p1，优先阀芯的其中之一出口连接换向阀芯的入口，优先阀芯的其中之另一出口连接合流口ef，优先阀芯的弹簧腔连接信号口ls；换向阀芯的出口连接工作油口a和工作油口b；换向阀芯的两个控制端分别连接控制口a和控制口b，在换向阀芯的两个控制端之间连接有第一电磁阀和第二电磁阀，第一电磁阀和第二电磁阀用于切换转向器控制转向模式和手柄控制转向模式；梭阀阀组的两个输入口分别连接工作油口a和工作油口b，梭阀阀组的输出口将负载压力同时反馈到溢流阀和优先阀芯的弹簧腔。
8.进一步地，在转向器控制转向模式下，转向阀为流量控制；左转向时：从转向器来的先导流量从控制口b进入，一部分先导油液通过第一电磁阀、阻尼孔e到控制口a；另一部分先导油液通过第一电磁阀、换向阀芯中的阻尼孔d到控制口a，再通过转向器回到油箱，先导油流动产生的压差推动换向阀芯向左运动，第一动力源的油液通过转向阀的右位和转向油缸连通，整机完成左转；右转向时，从转向器来的先导流量从控制口a进入，一部分先导油液通过第二电磁阀、阻尼孔e到控制口b，另一部分先导油液通过第二电磁阀、换向阀芯中的阻尼孔c到控制口b，再通过转向器回到油箱，先导油流动产生的压差推动换向阀芯向右运动，第一动力源的油液通过转向阀的左位和转向油缸连通，整机完成右转。
9.进一步地，换向阀芯是三位六通阀；阻尼孔c和阻尼孔d是v型或k型槽；阻尼孔e为圆孔。
10.进一步地，在手柄控制转向模式下，转向阀为压力控制；左转向时：转向手柄通过油口b1输出的先导压力直接作用于转向阀的控制口b，推动换向阀芯向左运动，完成左转；右转向时，转向手柄通过油口a1输出的先导压力直接作用于转向阀的控制口a，推动换向阀芯向右运动，完成右转。
11.进一步地，在梭阀阀组的输出口与溢流阀之间设置有第三电磁阀，第三电磁阀用于控制负载信号的传递；第三电磁阀不得电时，负载压力通过梭阀阀组同时反馈到溢流阀和优先阀芯的弹簧腔，保持换向阀芯阀口两端的压差恒定；溢流阀用于确定系统的转向压力；第三电磁阀得电时，负载压力通过梭阀阀组和回油口t1接通，第一动力源以低压合流到工作系统工作或者回油。
12.进一步地，第三电磁阀是两位三通阀。
13.进一步地，在工作油口a和工作油口b之间连接有双向缓冲阀组。
14.进一步地，第一电磁阀和第二电磁阀是两位两通阀。
15.第二方面，提供一种液压系统，包括第一方面所述的转向阀，第一动力源的出口连接转向阀的进油口p1、先导油源的入口，第一动力源的信号口x连接转向阀的信号口ls；第二动力源的出口连接主控阀的入口，转向阀的合流口ef通过卸荷阀连接主控阀的入口，主控阀连接执行机构，用于实现合流；当执行机构的系统压力超过卸荷阀的溢流压力时，第一动力源的来油经过合流口ef、卸荷阀的t2口回液压油箱，用于实现高压小流量的控制；转向阀的控制口a同时连接转向手柄的油口a1和第二限位阀的出油口r1，第二限位阀的进油口连接转向器的油口r；转向阀的控制口b同时连接转向手柄的油口b1和第一限位阀的出油口l1，第一限位阀的进油口连接转向器的油口l；先导油源的出口连接转向器的油口p和转向手柄的进油口。
16.进一步地，所述执行机构包括动臂、翻斗、夹钳装置、除雪装置、推煤铲、抓草机等机具中的任一种。
17.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：本发明通过优先阀芯的入口连接进油口p1，优先阀芯的其中之一出口连接换向阀芯的入口，优先阀芯的其中之另一出口连接合流口ef，优先阀芯的弹簧腔连接信号口ls；换向阀芯的出口连接工作油口a和工作油口b；换向阀芯的两个控制端分别连接控制口a和控制口b，在换向阀芯的两个控制端之间连接有第一电磁阀和第二电磁阀，第一电磁阀和第二电磁阀用于切换转向器控制转向模式和手柄控制转向模式；梭阀阀组的两个输入口分别连接工作油口a和工作油口b，梭阀阀组的输出口将负载压力同时反馈到溢流阀和优先阀芯的弹簧腔；实现了既可以通过方向盘控制，也可以通过手柄控制；同时具有能量损失小，先导压力线性度好，转向平稳等特点。
附图说明
18.图1是本发明实施例提供的一种液压系统的原理示意图；
19.图2是本发明实施例提供的一种转向阀的原理示意图；
20.图中：1、第一动力源；2、第二动力源；3、卸荷阀；4、转向阀；5、转向油缸；6、转向手柄；7、第一限位阀；8、第二限位阀；9、转向器；10、先导油源；11、液压油箱；12、双向缓冲阀
组；13、梭阀阀组；14、换向阀芯；15、第二电磁阀；16、第三电磁阀；17、溢流阀；18、优先阀芯；19、第一电磁阀。
具体实施方式
21.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
22.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明描述中使用的术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”指的是附图中的方向，术语“内”、“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
23.实施例一：
24.如图1、图2所示，一种转向阀，包括进油口p1；用于连接转向手柄(6)和转向器(9)的控制口a、控制口b；用于连接转向油缸(5)的工作油口a、工作油口b；用于与工作系统合流的合流口ef；用于与第一动力源(1)的信号口x连接的信号口ls；优先阀芯18的入口连接进油口p1，优先阀芯18的其中之一出口连接换向阀芯14的入口，优先阀芯18的其中之另一出口连接合流口ef，优先阀芯18的弹簧腔连接信号口ls；换向阀芯14的出口连接工作油口a和工作油口b；换向阀芯14的两个控制端分别连接控制口a和控制口b，在换向阀芯14的两个控制端之间连接有第一电磁阀19和第二电磁阀15(即换向阀芯(14)的左、右控制端是连通的)，第一电磁阀19和第二电磁阀15用于切换转向器控制转向模式和手柄控制转向模式；梭阀阀组13的两个输入口分别连接工作油口a和工作油口b，梭阀阀组13的输出口将负载压力同时反馈到溢流阀17和优先阀芯18的弹簧腔。
25.控制口a同时接通转向手柄6的油口a1和第二限位阀8的出油口r1；控制口b同时接通转向手柄6的油口b1和第一限位阀7的出油口l1；进油口p1连接第一动力源1，回油口t1用于连接液压油箱11。
26.第一电磁阀19不得电时，油口g和油口h接通；第二电磁阀15不得电时，油口m和油口n接通；第三电磁阀16不得电时，油口o和油口p接通，油口q接回油。
27.第一电磁阀19和第二电磁阀15用于转向阀4从方向盘(通过转向器)控制转向模式(即转向器控制转向模式)到转向手柄控制转向模式的油路切换；在转向器控制转向模式下，转向阀为流量控制；第一电磁阀19和第二电磁阀15不得电，油口g和和h接通，油口m和油口n接通；左转向时：当从转向器9的l口来的先导流量从控制口b进入，一部分先导油液通过油路gh、阻尼孔e到控制口a，另一部分先导油液通过油路gh、阻尼孔d到控制口a，再通过转向器9的r口回到液压油箱11，先导油流动产生的压差推动换向阀芯14向左运动，第一动力源1的油液通过转向阀4的右位和转向油缸5连通，整机完成左转。
28.同理，右转向时，当从转向器9的r口来的先导流量从控制口a进入，一部分先导油液通过油路mn、阻尼孔e到控制口b，另一部分先导油液通过油路mn、阻尼孔c到控制口b，再通过转向器9的l口回到油箱，先导油流动产生的压差推动换向阀芯14向右运动，第一动力源1的油液通过转向阀4的左位和转向油缸连通，整机完成右转。
29.在手柄控制转向模式下，转向阀为压力控制。第一电磁阀19和第二电磁阀15得电，
油口g和油口h断开，油口m和油口n断开，切断了先导流量的通路，向左掰转向手柄，其输出先导压力通过油口b1直接作用于转向阀4的控制口b，推动换向阀芯14向左运动，控制通道的油液通过转向阀4的控制口a、转向手柄的a1口回到油箱，整机完成左转；同理，右转向时，向右掰转向手柄，其输出先导压力通过油口a1直接作用于转向阀4的控制口a，推动换向阀芯14向右运动，控制通道的油液通过转向阀4的控制口b、转向手柄的b1口回到液压油箱11，整机完成左转。
30.在梭阀阀组13的输出口与溢流阀17之间设置有第三电磁阀16，第三电磁阀16用于控制负载信号的传递；当转向系统工作时，第三电磁阀16不得电，油口o和油口p接通，油口q接回油；负载压力通过梭阀阀组13同时反馈到溢流阀17和优先阀芯18的弹簧腔，保持换向阀芯14阀口两端的压差恒定，故转向流量只与换向阀芯14的开口大小有关；多余的流量通过合流口ef合流到工作系统；同时转向阀4的信号口ls连接第一动力源1的信号口x，第一动力源按需输出转向流量。
31.溢流阀17用于确定系统的转向压力。
32.当转向系统不工作时，第三电磁阀16得电，油口o和油口q接通，负载压力通过梭阀阀组13和回油接通，第一动力源1以低压合流到工作系统或者回油，使得系统功率损失小，节能。
33.双向缓冲阀组12接通转向油缸5，使转向更加平稳，减小转向过程中的振动和冲击.
34.第一电磁阀19和第二电磁阀15是两位两通阀。第三电磁阀16是两位三通阀。
35.换向阀芯14是三位六通阀；阻尼孔c和d是v型或k型槽，v型或k型槽面积曲线的线性度较好，先导流量较为稳定，使得转向平稳。阻尼孔e为小圆孔，阻尼孔e的设置使得方向盘控制时，转向开始时刻先导压力快速建立，转向停止时刻，先导压力快速泄压，使转向过程平稳冲击小。
36.实施例二：
37.基于实施例一所述的一种转向阀，本实施例提供一种液压系统，包括实施一所述的转向阀，第一动力源1的出口连接转向阀的进油口p1、先导油源10的入口，第一动力源1的信号口x连接转向阀的信号口ls；第二动力源2的出口连接主控阀的入口，转向阀4的合流口ef通过卸荷阀3连接主控阀的入口，主控阀连接执行机构，用于实现合流；当执行机构的系统压力超过卸荷阀3的溢流压力时，第一动力源1的来油经过合流口ef、卸荷阀3的t2口回液压油箱11，用于实现高压小流量的控制；转向阀的控制口a同时连接转向手柄6的油口a1和第二限位阀8的出油口r1，第二限位阀8的进油口连接转向器9的油口r；转向阀的控制口b同时连接转向手柄6的油口b1和第一限位阀7的出油口l1，第一限位阀7的进油口连接转向器9的油口l；先导油源10的出口连接转向器9的油口p和转向手柄6的进油口。
38.对于一些作业机械在固定区域作业的场景，例如装载机在矿场装卸物料时，其运行轨迹基本上固定，装载机的转向操作也基本上固定，此时为了提高工作效率，选择手柄控制转向模式。
39.对于其他工况，需要方向盘转向的时候，选择转向器控制转向模式。
40.第一动力源1和第二动力源2可以是定量泵，也可以是变量泵。
41.转向手柄6可以是液控手柄，也可以是电控手柄。
42.执行机构是动臂、翻斗、夹钳装置、除雪装置、推煤铲、抓草机等机具中的任一种。
43.本发明实现了装载机等工程车辆既可以通过方向盘控制，也可以通过手柄控制，提高作业效率；非转向工况下低压合流到工作系统，消除非转向工况下的功率损失，节能；通过转向手柄的压力控制及方向盘流量控制时，先导孔的设置使得先导压力线性度好，解决现有转向阀的流量控制，导致的整机转向冲击振动大，不稳定问题。
44.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种转向阀，其特征在于，包括：进油口p1；用于连接转向手柄和转向器的控制口a、控制口b；用于连接转向油缸的工作油口a、工作油口b；用于与工作系统合流的合流口ef；用于与第一动力源的信号口连接的信号口ls；优先阀芯(18)的入口连接进油口p1，优先阀芯(18)的其中之一出口连接换向阀芯(14)的入口，优先阀芯(18)的其中之另一出口连接合流口ef，优先阀芯(18)的弹簧腔连接信号口ls；换向阀芯(14)的出口连接工作油口a和工作油口b；换向阀芯(14)的两个控制端分别连接控制口a和控制口b，在换向阀芯(14)的两个控制端之间连接有第一电磁阀(19)和第二电磁阀(15)，第一电磁阀(19)和第二电磁阀(15)用于切换转向器控制转向模式和手柄控制转向模式；梭阀阀组(13)的两个输入口分别连接工作油口a和工作油口b，梭阀阀组(13)的输出口将负载压力同时反馈到溢流阀(17)和优先阀芯(18)的弹簧腔。2.根据权利要求1所述的转向阀，其特征在于，在转向器控制转向模式下，转向阀为流量控制；左转向时：从转向器来的先导流量从控制口b进入，一部分先导油液通过第一电磁阀(19)、阻尼孔e到控制口a；另一部分先导油液通过第一电磁阀(19)、换向阀芯(14)中的阻尼孔d到控制口a，再通过转向器回到油箱，先导油流动产生的压差推动换向阀芯(14)向左运动，第一动力源(1)的油液通过转向阀(4)的右位和转向油缸连通，整机完成左转；右转向时，从转向器来的先导流量从控制口a进入，一部分先导油液通过第二电磁阀(15)、阻尼孔e到控制口b，另一部分先导油液通过第二电磁阀(15)、换向阀芯(14)中的阻尼孔c到控制口b，再通过转向器回到油箱，先导油流动产生的压差推动换向阀芯(14)向右运动，第一动力源(1)的油液通过转向阀(4)的左位和转向油缸连通，整机完成右转。3.根据权利要求2所述的转向阀，其特征在于，换向阀芯(14)是三位六通阀；阻尼孔c和阻尼孔d是v型或k型槽；阻尼孔e为圆孔。4.根据权利要求1所述的转向阀，其特征在于，在手柄控制转向模式下，转向阀为压力控制；左转向时：转向手柄通过油口b1输出的先导压力直接作用于转向阀(4)的控制口b，推动换向阀芯(14)向左运动，完成左转；右转向时，转向手柄通过油口a1输出的先导压力直接作用于转向阀(4)的控制口a，推动换向阀芯(14)向右运动，完成右转。5.根据权利要求1所述的转向阀，其特征在于，在梭阀阀组(13)的输出口与溢流阀(17)之间设置有第三电磁阀(16)，第三电磁阀(16)用于控制负载信号的传递；第三电磁阀(16)不得电时，负载压力通过梭阀阀组(13)同时反馈到溢流阀(17)和优先阀芯(18)的弹簧腔，保持换向阀芯(14)阀口两端的压差恒定；溢流阀(17)用于确定系统的转向压力；第三电磁阀(16)得电时，负载压力通过梭阀阀组(13)和回油口t1接通，第一动力源(1)以低压合流到工作系统工作或者回油。6.根据权利要求5所述的转向阀，其特征在于，第三电磁阀(16)是两位三通阀。7.根据权利要求1所述的转向阀，其特征在于，在工作油口a和工作油口b之间连接有双向缓冲阀组(12)。
8.根据权利要求1所述的转向阀，其特征在于，第一电磁阀(19)和第二电磁阀(15)是两位两通阀。9.一种液压系统，其特征在于，包括权利要求1～8任一项所述的转向阀，第一动力源(1)的出口连接转向阀的进油口p1、先导油源(10)的入口，第一动力源(1)的信号口x连接转向阀的信号口ls；第二动力源(2)的出口连接主控阀的入口，转向阀(4)的合流口ef通过卸荷阀(3)连接主控阀的入口，主控阀连接执行机构，用于实现合流；当执行机构的系统压力超过卸荷阀(3)的溢流压力时，第一动力源(1)的来油经过合流口ef、卸荷阀(3)的t2口回液压油箱(11)，用于实现高压小流量的控制；转向阀的控制口a同时连接转向手柄(6)的油口a1和第二限位阀(8)的出油口r1，第二限位阀(8)的进油口连接转向器(9)的油口r；转向阀的控制口b同时连接转向手柄(6)的油口b1和第一限位阀(7)的出油口l1，第一限位阀(7)的进油口连接转向器(9)的油口l；先导油源(10)的出口连接转向器(9)的油口p和转向手柄(6)的进油口。10.根据权利要求9所述的转向阀，其特征在于，所述执行机构包括动臂、翻斗、夹钳装置、除雪装置、推煤铲、抓草机等机具中的任一种。

技术总结
本发明公开了一种转向阀及液压系统。转向阀包括连接转向手柄和转向器的控制口a、b；工作油口A、B；与工作系统合流的合流口EF；与第一动力源连接的信号口Ls；优先阀芯的入口连接进油口P1，出口连接换向阀芯的入口及合流口EF，弹簧腔连接信号口Ls；换向阀芯的出口连接工作油口A、B；两个控制端分别连接控制口a、b，第一电磁阀和第二电磁阀用于切换转向器控制转向模式和手柄控制转向模式；梭阀阀组的两个输入口分别连接工作油口A、B，输出口将负载压力同时反馈到溢流阀和优先阀芯的弹簧腔。本发明既可以通过方向盘控制，也可以通过手柄控制；同时具有能量损失小，先导压力线性度好，转向平稳等特点。稳等特点。稳等特点。


技术研发人员：蒋立俏 杨娟 孟令超 李晓枫 张梦龙 刘慧斌 张朝永
受保护的技术使用者：徐工集团工程机械股份有限公司科技分公司
技术研发日：2023.06.29
技术公布日：2023/8/13